CN106230328B - 一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路，所述电路包括：霍尔薄片、差分放大器、缓冲器、第一比较器、第二比较器、数字逻辑控制电路，其中，差分放大器为增益可调放大器，霍尔薄片感应磁场信号，输出霍尔感应电压，放大器的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与第一和第二比较器的正输入端连接，第一比较器的负输入端输入参考电平1，第二比较器的负输入端输入参考电平2，第一和第二比较器的输出端分别与数字逻辑控制电路的输入端连接，数字逻辑控制电路的输出端与放大器的增益调节端连接，实现了单相正弦波直流无刷电机驱动芯片能够进行自适应增益调节的技术效果。

Description

一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路

技术领域

本发明涉及电机驱动研究领域，具体地，涉及一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路。

背景技术

单相正弦波电流的直流无刷马达驱动芯片工作时具有高效率，低噪声的特点。芯片工作原理和传统的方式有很大不同。

传统的直流无刷电机驱动芯片的工作电流是方波，而正弦波直流无刷电机驱动芯片的工作电流是正弦波。工作电流指电机正常工作时，流过电机线圈的电流。

不同的电机，转子磁条的磁场强度不同，若芯片采用固定增益，则在应用时会出现工作电流偏小或削顶的情况。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的单相正弦波电流的直流无刷马达驱动芯片采用固定增益，在应用时会出现工作电流偏小或削顶的情况，存在无法进行自适应增益调节，不能满足应用需求的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路，解决了现有的单相正弦波电流的直流无刷马达驱动芯片采用固定增益，在应用时会出现工作电流偏小或削顶的情况，存在无法进行自适应增益调节，不能满足应用需求的技术问题，实现了单相正弦波直流无刷电机驱动芯片能够进行自适应增益调节，使放大倍数与环境磁场强度相适应，满足不同的应用方案需求的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路，所述电路包括：

霍尔薄片、差分放大器、缓冲器、第一比较器、第二比较器、数字逻辑控制电路，其中，差分放大器为增益可调放大器，霍尔薄片的输入端接电源，霍尔薄片的接地端接地，霍尔薄片的正输出端与放大器的同相输入端连接，霍尔薄片的负输出端与放大器的反相输入端连接，放大器的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与第一比较器的正输入端连接，第一比较器的负输入端输入参考电平1，第一比较器的输出端与数字逻辑控制电路的输入端连接，缓冲器的输出端与第二比较器的正输入端连接，第二比较器的负输入端输入参考电平2，第二比较器的输出端与数字逻辑控制电路的输入端连接，数字逻辑控制电路的输出端与放大器的增益调节端连接。

进一步的，所述电路还包括第三比较器，缓冲器的输出端与第三比较器的正输入端连接，第三比较器的负输入端输入三角波，第三比较器的输出端输出PWM调制信号。

进一步的，霍尔薄片将信号输出到增益可调整的放大器，放大器将霍尔电压信号放大，放大器的放大倍数通过数字控制模块输出的数字信号进行控制；第一比较器将放大后的霍尔电压信号与参考电平1进行比较，参考电平1的大小等于三角波信号的电压峰值；第二比较器将放大后的霍尔电压信号与参考电平2进行比较，参考电平2略小于三角波信号的电压峰值；数字控制模块对第一比较器和第二比较器的输出结果进行分析，然后输出数字信号用来控制增益可调的放大器的增益大小。

进一步的，当放大后的霍尔电压信号最大幅度大于参考电平1时，放大器增益降低；当放大后的霍尔电压信号最大幅度小于参考电平度2时，放大器增益增加；当放大后的霍尔电压信号最大幅度处于参考电平1和参考电平2之间时，放大器增益不变；增益自适应调整完成后，缓冲器输出的放大后的霍尔电压信号的最大幅度处于参考电平1和参考电平2之间；缓冲器的输出信号与三角波信号进行比较，产生PWM调制信号。

不同的电机，电机磁条的磁场强度峰值不同，因此芯片需要进行增益自适应调整，使霍尔感应电压放大后的峰值与调制信号的三角波峰值相同，本申请的技术方案中，放大器，缓冲器，第一比较器，第二比较器，数字控制模块构成了一个反馈环路，该反馈环路会根据环境磁场的强度，自动调整差分放大器的增益，当环路稳定后，缓冲器输出的放大后的霍尔电压信号峰值处于参考电平1和参考电平2之间，实现了增益的自适应调整。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

实现了单相正弦波直流无刷电机驱动芯片能够进行自适应增益调节，使放大倍数与环境磁场强度相适应，满足不同的应用方案需求的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路组成示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路，解决了现有的单相正弦波电流的直流无刷马达驱动芯片采用固定增益，在应用时会出现工作电流偏小或削顶的情况，存在无法进行自适应增益调节，不能满足应用需求的技术问题，实现了单相正弦波直流无刷电机驱动芯片能够进行自适应增益调节，使放大倍数与环境磁场强度相适应，满足不同的应用方案需求的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1，本申请提供了一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路，本发明是一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片自适应控制电路，包括：霍尔薄片，增益可调的差分放大器，缓冲器，第一比较器，第二比较器，第三比较器，数字逻辑控制电路。

霍尔薄片感应外部磁场信号产生霍尔电压，并将该信号输出到增益可调整的差分放大器。

差分放大器将霍尔电压信号放大，差分放大器的放大倍数通过数字信号控制。

第一比较器将放大后的霍尔电压信号与参考电平1进行比较，参考电平1的大小等于三角波信号的电压峰值；第二比较器将放大后的霍尔电压信号与参考电平2进行比较，参考电平2的大小略小于三角波信号的电压峰值。

数字逻辑控制电路即数字控制模块，数字控制模块对第一比较器和第二比较器的输出结果进行分析，数字控制模块输出数字信号控制增益可调的差分放大器的增益大小。

数字控制模块原理如下，在缓冲器输出的放大后的霍尔电压信号的一个信号周期里，通过分析第一比较器和第二比较器的输出信号的结果来判定放大后的霍尔电压信号峰值是否处于参考电压1和参考电平2之间，然后根据分析结果对增益可调的差分放大器进行增益调整。

举例如下，假设数字控制模块输出精度为4bit，初始输出状态“1000”。

当霍尔电压信号一个信号周期里，第一比较器输出结果中有高电平时，即表明缓冲器输出的霍尔电压信号峰值高于参考电平1，此时数字控制模块输出的数字信号将降低一个LSB，即输出“0111”到增益可调的差分放大器。增益下降后，下一个信号周期时，缓冲器输出的霍尔电压信号幅度降低。

若下一个信号周期进行比较后，第一比较器输出结果没有高电平，而与此同时，第二比较器的输出结果出现了高电平，则表示增益调整已经完成，放大后的霍尔电压信号幅度已经处于参考电平1和参考电平2之间，达到了与环境磁场相适应的状态，增益自适应调整过程完成。

若下一个信号周期进行比较后，第一比较器输出结果仍然有高电平，则表示霍尔电压峰值仍然高于参考电平1，数字控制模块的输出信号将继续下降一个LSB，即输出“0110”到增益可调的差分放大器，如此反复，直到在一个霍尔信号周期里，第一比较器输出结果没有高电平，第二比较器输出结果有高电平，增益自适应的调整过程才达到稳定。

当霍尔电压信号一个信号周期里，第一比较器和第二比较器输出结果中均没有高电平时，即表明缓冲器输出的霍尔电压信号峰值低于参考电平2，此时数字控制模块输出的数字信号将增加一个LSB，即输出“1001”到增益可调的差分放大器。增益增加后，下一个信号周期时，缓冲器输出的霍尔电压信号幅度增大。

若下一个信号周期进行比较后，第二比较器输出结果出现了高电平，而与此同时，第一比较器的输出结果没有高电平，则表示增益调整已经完成，放大后的霍尔电压信号幅度已经处于参考电平1和参考电平2之间，达到了与环境磁场相适应的状态，增益自适应调整过程完成。

若下一个信号周期进行比较后，第一比较器输出结果仍然没有高电平，则表示霍尔电压峰值仍然低于参考电平2，数字控制模块的输出信号将继续增加一个LSB，即输出“1010”到增益可调的差分放大器，如此反复，直到在一个霍尔信号周期里，第一比较器输出结果没有高电平，第二比较器输出结果有高电平，增益自适应的调整过程才达到稳定。

数字信号的位数，可根据具体应用方案的精度需求来设计。当放大后的霍尔电压信号最大幅度大于参考电平1时，放大器增益降低；当放大后的霍尔电压信号最大幅度小于参考电平度2时，放大器增益增加；当放大后的霍尔电压信号最大幅度处于参考电平1和参考电平2之间时，放大器增益不变。

增益自适应调整完成后，缓冲器输出的放大后的霍尔电压信号的峰值处于参考电平1和参考电平2之间。

缓冲器的输出信号与三角波信号进行比较，产生PWM调制信号。PWM信号用来控制芯片的全桥驱动级。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

实现了单相正弦波直流无刷电机驱动芯片能够进行自适应增益调节，使放大倍数与环境磁场强度相适应，满足不同的应用方案需求的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路，其特征在于，所述电路包括：

霍尔薄片、差分放大器、缓冲器、第一比较器、第二比较器、数字逻辑控制电路，其中，差分放大器为增益可调放大器，霍尔薄片的输入端接电源，霍尔薄片的接地端接地，霍尔薄片的正输出端与放大器的同相输入端连接，霍尔薄片的负输出端与放大器的反相输入端连接，放大器的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与第一比较器的正输入端连接，第一比较器的负输入端输入参考电平1，第一比较器的输出端与数字逻辑控制电路的输入端连接，缓冲器的输出端与第二比较器的正输入端连接，第二比较器的负输入端输入参考电平2，第二比较器的输出端与数字逻辑控制电路的输入端连接，数字逻辑控制电路的输出端与放大器的增益调节端连接；霍尔薄片将信号输出到增益可调整的放大器，放大器将霍尔电压信号放大，放大器的放大倍数通过数字控制模块输出的数字信号进行控制；第一比较器将放大后的霍尔电压信号与参考电平1进行比较，参考电平1的大小等于三角波信号的电压峰值；第二比较器将放大后的霍尔电压信号与参考电平2进行比较，参考电平2的大小小于三角波信号的电压峰值；数字控制模块对第一比较器和第二比较器的输出结果进行分析，然后输出数字信号用来控制增益可调的放大器的增益大小。

2.根据权利要求1所述的单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路，其特征在于，所述电路还包括第三比较器，缓冲器的输出端与第三比较器的正输入端连接，第三比较器的负输入端输入三角波，第三比较器的输出端输出PWM调制信号。

3.根据权利要求1所述的单相正弦波直流无刷电机驱动芯片控制电路，其特征在于，当放大后的霍尔电压信号最大幅度大于参考电平1时，放大器增益降低；当放大后的霍尔电压信号最大幅度小于参考电平度2时，放大器增益增加；当放大后的霍尔电压信号最大幅度处于参考电平1和参考电平2之间时，放大器增益不变；增益自适应调整完成后，缓冲器输出的放大后的霍尔电压信号的最大幅度处于参考电平1和参考电平2之间；缓冲器的输出信号与三角波信号进行比较，产生PWM调制信号。